一種應用復合填料層自養(yǎng)脫氮微生物系統(tǒng)同時去除總氮與抗炎藥的方法
【技術領域】
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[0001]本發(fā)明屬于水處理與環(huán)保技術領域，具體涉及一種應用復合填料層自養(yǎng)脫氮微生物系統(tǒng)同時去除總氮與抗炎藥的方法。
【背景技術】
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[0002]目前、我國的水環(huán)境污染問題日益嚴重，氨氮、總氮，有機物與新型毒害性污染物層出不窮。新型毒害性污染物、氨氮乃至總氮污染共存所帶來的污染的問題開始顯現(xiàn)。在國家新的“水十條”中對沿海地級及以上城市實施總氮排放總量控制要求，使得對水處理的要求提升了一個更高的格次。氨氮污染的危害一直以來備受關注。對于占水體水體總氮60%以上的污染物-氨氮而言，來源于各類含氮污染物的降解過程。一般而言，氨氮僅在氨氧化微生物的作用下發(fā)生轉化，其轉化時間與溶解氧濃度相關，其累積往往在污染水體造成進一步的缺氧，缺氧有進一步導致氨氮的累積。此外，氨氮是水體中的營養(yǎng)素，可導致水體富營養(yǎng)化，同時對魚類及許多水生生物均有毒害性。因此，人們針對氨氮污染的治理進行了廣泛的研究。
[0003]而另一大類新型毒害性污染物如非甾體類消炎鎮(zhèn)痛藥(以下簡稱抗炎藥，NSAIDs)開始大量應用于日常生活中，非留體類消炎鎮(zhèn)痛藥避免了傳統(tǒng)抗炎藥的多種弊端，用以減輕各種病癥所帶來的疼痛與感染。目前已有百余個品種，是全球發(fā)展最快的藥物品種之一。據(jù)Kalorama Informat1n發(fā)布的最新調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2006年全球疼痛治療藥物和儀器的市場規(guī)模已達到了 260億美元，預計到2010年將上升到330多億美元。其中以醋氨酚為代表的藥品已占據(jù)了 NSAIDs市場90%以上的份額。
[0004]醋氨酚的功能是促進或抑制人體或動物的某些生理功能。該藥物經(jīng)過人體代謝的產(chǎn)物或未經(jīng)代謝的殘留物進入環(huán)境后干擾環(huán)境生物的正常生理功能，由于其水體溶性，隨污水迀移性強。歐盟等西方國家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)其潛在生態(tài)風險與生物體蓄積性毒害、干擾性毒害。雖然以醋氨酚為代表的一系列抗炎藥具有一定降解性能，然而大量進入水體與所需降解時間長的特點，導致該類型污染物在大型污水處理設施中的去除率低下，從而在水體環(huán)境中不斷的累積。成為新的毒害性污染源。由于其穩(wěn)定性與抗菌特性，降解時間較長，導致在水環(huán)境中逐漸積累。與氨氮形成的復合污染將從多方面嚴重威脅我國的水環(huán)境安全。
[0005]水體脫氮與微量污染物去除主要通過微生物的代謝活動完成。傳統(tǒng)微生物總氮的去除過程需要經(jīng)過氨氧化、硝化再進行反硝化的過程。此過程需要大量曝氣將氨氮轉化為硝酸鹽，然后在有機條件下利用反硝化去除硝酸鹽。完全去除需要消耗大量電能與碳源(甲醇)。處理日益嚴重的氨氮污染，已經(jīng)讓不堪重負的水處理系統(tǒng)能耗劇增，而新型污染物的出現(xiàn)，將進一步加重處理的壓力。目前，新型的脫氮技術一直是環(huán)境工程研究的前沿。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0006]本發(fā)明的目的是提供一種能夠同時去除總氮與抗炎藥的應用復合填料層自養(yǎng)脫氮微生物系統(tǒng)同時去除總氮與抗炎藥的方法。
[0007]本發(fā)明的應用復合填料層自養(yǎng)脫氮微生物系統(tǒng)同時去除總氮與抗炎藥的方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0008]反應器為復合填料層自養(yǎng)脫氮微生物系統(tǒng)，該系統(tǒng)由上至下包括預處理層、同步脫氮去除抗炎藥層和深度凈化層，所述的預處理層為火山巖填充層，所述的同步脫氮去除抗炎藥層為沸石層，所述的深度凈化層為無煙煤和/或河砂組成的填料層，從預處理層入水，流經(jīng)同步脫氮去除抗炎藥層，再從深度凈化層出水，所述的預處理層用于預氧化，去除水體懸浮物并截留大分子污染物，所述的同步脫氮去除抗炎藥層是促進氨氮的吸附與抗炎藥的降解，提供微生物的生長與代謝的立體空間，所述的深度凈化層為硝酸鹽的去除提供厭氧條件；
[0009]反應器的準備:
[0010]預處理層的準備:所述的火山巖裝入袋式預處理格中形成預處理層，將含有火山巖的袋式預處理格洗凈后泡入經(jīng)過隔除和沉淀后的待處理水體中或者人工培養(yǎng)液中，溶解氧為2?3mg/L，進行預處理層的準備，然后將浸泡準備好的預處理層填入反應器中，所述的人工培養(yǎng)液，其碳氮比為2?3:1 ;
[0011]同步脫氮去除抗炎藥層的準備:取河流表層水體，經(jīng)過隔除和沉淀后，將河水與人工培養(yǎng)液混合進行預培養(yǎng)，溶解氧2?3mg/L，連續(xù)曝氣2?3天，富集菌株，然后再浸泡沸石5?7天，再將沸石裝入反應器中；
[0012]深度凈化層的準備:取活性污泥和河流表層水體混合，經(jīng)過隔除和沉淀后，將無煙煤或河砂組成的填料層浸泡在其中，再加入預培養(yǎng)的人工培養(yǎng)液進行預培養(yǎng)7-10天，無需曝氣，然后再將填料層裝入反應器中；
[0013]反應器的啟動與運行:
[0014]采用連續(xù)流方式啟動運行，啟動分為三個階段:
[0015]第一階段為去除氨氮與抗炎藥階段，培養(yǎng)過程是預處理層進水，進水要求SS (懸浮物濃度)不超過100mg/L，氨氮、COD濃度均不超過50mg/L，抗炎藥濃度為不超過5mg/L，常溫，輔助曝氣使出水溶解氧濃度控制為2-3mg/L，當出水氨氮去除率穩(wěn)定到60?70%時，提升進水氨氮到不超過100mg/L，當出水氨氮去除率穩(wěn)定到60%以上，出水檢測抗炎藥去除率不低于50%，進入第二階段；
[0016]第二階段為總氮與抗炎藥、氨氮同步去除階段:培養(yǎng)過程是進水要求SS不超過100mg/L，氨氮、COD濃度分別為不超過100mg/L、不超過200mg/L，抗炎藥濃度不超過1mg/L，常溫，輔助曝氣使出水溶解氧濃度控制為l_3mg/L，出水檢測氨氮去除率、亞硝酸鹽累積率與總氮去除率，當氨氮去除率、總氮去除率都為60%以上，亞硝酸鹽累積率為50%以上，抗炎藥去除率70%以上時，直接進入第三階段，或者提高進水的氨氮濃度至不超過200mg/L，抗炎藥濃度提高至不超過20mg/L，出水檢測氨氮去除率、亞硝酸鹽累積率與總氮去除率，當氨氮去除率、總氮去除率都為60%以上，亞硝酸鹽累積率為50%以上，抗炎藥去除率70%以上，再進入第三階段；
[0017]第三階段為進水要求SS不超過100mg/L，氨氮、COD濃度分別不超過300mg/L、200mg/L，抗炎藥不超過50mg/L，常溫，輔助曝氣使出水溶解氧濃度控制為0.5mg/L，出水檢測氨氮去除率、亞硝酸鹽累積率與總氮去除率，當氨氮去除率、總氮去除率均為60%以上，亞硝酸鹽累積率降為0%，抗炎藥去除率90%以上，反應器啟動完成進入穩(wěn)定運行期。
[0018]優(yōu)選，所述的預處理層的準備中，所述的人工培養(yǎng)液中的碳源為乙酸或碳酸氫鈉。
[0019]優(yōu)選，所述的同步脫氮去除抗炎藥層的準備中的人工培養(yǎng)液為每升含有:NH4C10.1g 和 NaHCO30.2g，余量為水，pH7。
[0020]優(yōu)選，所述深度凈化層的準備中的預培養(yǎng)的人工培養(yǎng)液為，每升含有NH4Cl 0.1g,NaNO20.2g，NaHCO3Ig,余量為水，pH7.6-8。
[0021]優(yōu)選，當反應器進入穩(wěn)定運行期處理待處理水體的時候，當處理待處理水體的SS(懸浮物)濃度為10-50mg/L條件下，預處理層每半年需要更換清洗或根據(jù)經(jīng)驗更換清洗的。
[0022]本發(fā)明提供了一種直接適用于小區(qū)或農(nóng)村污水預處理，既能去除醋氨酚又能同步脫除總氮、氨氮的新型節(jié)能環(huán)保的應用復合填料層自養(yǎng)脫氮微生物系統(tǒng)同時去除總氮與抗炎藥的方法，不僅有利于緩解改善無法截污的城鎮(zhèn)水污染現(xiàn)狀，也有助于提高水環(huán)境的安全，對未來3-5年分散式水處理技術的發(fā)展具有重要的意義。
【附圖說明】
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[0023]圖1是本發(fā)明的復合填料層自養(yǎng)脫氮微生物系統(tǒng)的結構示意圖；其中1、預處理層；2、同步脫氮去除抗炎藥層；3、深度凈化層。
[0024]圖2是總氣和醋氛酸同步去除效率圖，圖2A為實施例1醋氛酸去除效率，圖2B為實施例1系統(tǒng)脫氮效能。
【具體實施方式】
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[0025]以下實施例是對本發(fā)明的進一步說明，而不是對本發(fā)明的限制。
[0026]實施例1:
[0027]本實施例的應用復合填料層自養(yǎng)脫氮微生物系統(tǒng)同時去除總氮與抗炎藥的方法，包括以下步驟:
[0028]如圖1所示，反應器為復合填料層自養(yǎng)脫氮微生物系統(tǒng)，該系統(tǒng)由上至下包括預處理層1、同步脫氮去除抗炎藥層2和深度凈化層3，各層直徑為30cm，所述的預處理層為火山巖填